無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量高效分簇路由協(xié)議研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)是一種分布式網(wǎng)絡(luò)，由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量?jī)r(jià)格經(jīng)濟(jì)的微型傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其主要目的是通過(guò)協(xié)作的方式來(lái)感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的各類信息，并有效地傳送給信息需求者。近年來(lái)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。如何提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的能量利用率、均衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能耗和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期一直是研究者們關(guān)注的重點(diǎn)。路由協(xié)議

2、作為影響網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量消耗的一個(gè)重要環(huán)節(jié),其運(yùn)作效能在很大程度上決定了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能。因此，研究高效且能耗均衡的路由協(xié)議對(duì)改善無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能具有很好的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。
　　本文主要對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議在能量效率方面進(jìn)行了深入的研究,在全面分析現(xiàn)有的各種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)選擇最具代表性的基于分簇思想的層次路由協(xié)議作為探討研究對(duì)象，詳細(xì)闡述了層次路由協(xié)議的基本原理和運(yùn)作特點(diǎn),并對(duì)其運(yùn)行性能進(jìn)行了分析總結(jié)。

3、本文的創(chuàng)新在于提出了對(duì)提高網(wǎng)絡(luò)的能量利用率,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期的改進(jìn)方案與相關(guān)算法,主要工作如下:
　　(1)提出了一種綜合考慮節(jié)點(diǎn)自身剩余能量和節(jié)點(diǎn)分布情況的路由算法(LEACH-ASH)。該算法首先針對(duì)LEACH算法中簇頭選取的隨意性可能導(dǎo)致的簇頭分布不均衡等缺點(diǎn),研究構(gòu)建了一種新的綜合考慮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度和節(jié)點(diǎn)剩余能量等因素的簇頭選擇機(jī)制；同時(shí)針對(duì)目前分簇算法中簇頭數(shù)量固定的情況,提出了一種自適應(yīng)簇頭數(shù)計(jì)算算法。該算法確保了選出的

4、簇頭節(jié)點(diǎn)擁有較高的能量并且位置分布更加合理,有利于形成更優(yōu)的簇結(jié)構(gòu)。最后通過(guò)理論分析與仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了LEACH-ASH算法能有效降低網(wǎng)絡(luò)的總能耗、平衡節(jié)點(diǎn)之間的能量消耗和提高網(wǎng)絡(luò)的生命周期。
　　(2)提出了一種適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的基于通信代價(jià)的能量?jī)?yōu)化路由算法(LEACH-EOH)。該算法針對(duì)節(jié)點(diǎn)與基站遠(yuǎn)距離通信的過(guò)程，不僅考慮了如何縮短數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂?，而且還考慮了對(duì)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中節(jié)點(diǎn)能量的選擇。通過(guò)將數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中節(jié)點(diǎn)能量消耗